Cosimo I de Medici era figlio di Giovanni de' Medici (detto dalle bande nere) e di Maria Salviati, rimase orfano di padre a sette anni e, nonostante appartenesse ad un ramo cadetto della famiglia, fu designato come duca di Firenze a soli 17 anni, nel 1537. Egli può definirsi il fondatore dello stato toscano, di cui diventò Granduca nel 1569. La struttura del suo governo durò fino alla proclamazione del regno d’Italia.

La sua politica estera , se pur concepita in senso prevalentemente filospagnolo, gli permise di ingrandire il proprio stato . Per questo si sposò con Eleonora di Toledo ed entrò così in possesso delle ricchezze della moglie e si garantì l’appoggio politico del viceré di Napoli, suo padre. Inoltre gli undici figli che ebbe da Eleonora gli assicurarono la successione e la possibilità di allearsi con altre importanti case regnanti. Rimasto vedovo nel 1562, si risposò con Camilla Martelli, contro la volontà dei figli, nel 1570. Da questo secondo matrimonio ebbe una figlia sappiamo però che ebbe anche due o tre figli illegittimi. Dal 1564 abdicò a favore del suo primogenito Francesco e infine morì all’età di 55 anni.
Cosimo rafforzò la sua immagine promuovendo numerosi cantieri che cambiarono, in meglio, il volto di Firenze.

Tra le varie opere da lui compiute, si ricorda la creazione della fabbrica che doveva ospitare le Magistrature, cioè gli uffici amministrativi dello Stato, oggi, Galleria degli Uffizi ; ampliò la maestosa costruzione di Palazzo Pitti, che divenne la residenza ufficiale dei granduchi; portò a compimento il Giardino di Boboli, parco della sua residenza. Collegò la sua nuova residenza con Palazzo Vecchio attraverso il Corridoio Vasariano.
La sua corte fu ambita da artisti di grande valore, tra i quali Giorgio Vasari, Agnolo Bronzino, Benvenuto Cellini. E proprio su consiglio dell'architetto aretino Giorgio Vasari fondò, il 13 gennaio 1563, l'Accademia e Compagnia dell'Arte del Disegno il cui ruolo e prestigio, crebbero grazie allo straordinario contributo di Accademici come Michelangelo Buonarroti, Francesco da Sangallo, Benvenuto Cellini, Bartolomeo Ammannati, il Giambologna, Galileo Galilei, ecc.

Appassionato di archeologia, intraprese ampie ricerche di artefatti etruschi a Chiusi, Arezzo ed in altre città, portando alla luce numerosi oggetti e statue.
Cosimo I, e tutto il ramo dei Medici che da lui discese, erano fortemente appassionati anche alle scienze naturali. Sotto il suo regno furono fondati gli Orti botanici di Pisa (1544) e di Firenze (1545). Fu autore di studi cosmografici e fece eseguire al monaco Egnazio Danti (1536-1586) le carte geografiche di tutte le terre allora conosciute. La raccolta di meraviglie scientifiche iniziata da Cosimo costituisce il nucleo più antico delle collezioni di strumentazione matematica oggi conservate presso il Museo Galileo di Firenze.

Eleonora (Alba de Tormes, 1522 – Pisa, 17 dicembre 1562) fu la prima moglie di Cosimo I de' Medici e la seconda ed ultima duchessa consorte di Firenze. Anche se spesso è chiamata "granduchessa Eleonora", non fu mai granduchessa di Toscana, poiché morì prima della creazione del Granducato di Toscana. Durante i periodi di assenza o di malattia del marito, Eleonora assunse la funzione di reggente del Ducato di Firenze.
Eleonora, una delle figlie del ricchissimo viceré di Napoli andò in sposa a Cosimo I de' Medici nella primavera del 1539, all'età di diciassette anni.
Cosimo, che si era da poco impadronito del potere e non aveva né agganci politici né fondi economici beneficiò molto della posizione raggiunta col suo matrimonio: di colpo si trovava in possesso di un immenso patrimonio e della parentela del governatore dell'Italia meridionale.
La coppia prese residenza nel palazzo Medici di via Larga (oggi Palazzo Medici Riccardi), ma ben presto si trasferì in Palazzo Vecchio, che per l'occasione fu ristrutturato e ingrandito.

Dieci anni dopo il loro matrimonio, quando ormai Eleonora aveva già partorito sette dei suoi undici figli, fu terminata la costruzione di Palazzo Pitti, nuova residenza dei signori di Firenze e, con i soldi di Eleonora, furono comprati i terreni adiacenti che avrebbero formato il giardino di Boboli. Eleonora aveva infatti visto morire troppi figli piccoli per voler restare nell'"insalubre"Firenze, per cui sperava che nella zona meno affollata di Oltrarno, con un grande giardino arioso, pur sempre dentro la città, si sarebbero risolti i problemi di salute che affliggevano la sua famiglia.
Dopo un viaggio con l’intera famiglia in una località infestata dalla malaria, Eleonora si ammalò e morì nello spazio di un mese, a Pisa: aveva quarantadue anni. Per non farla soffrire, dopo la struggente disperazione provata per la morte di Giovanni, sul letto di morte le fu taciuta la morte di Garzia, avvenuta sei giorni prima che anch'essa morisse. Ferdinando, che sarebbe diventato prima cardinale e poi granduca, fu il solo che si salvò.

Bianca de' Medici, (Firenze, 1537 circa – Firenze, 1 marzo 1542) era la primogenita del Granduca di Toscana Cosimo I de' Medici e di madre ignota. Cresciuta nella corte ducale, fu sotto le cura della nonna Maria Salviati, con gli altri figli legittimi di Cosimo. Amatissima da Cosimo che la portava sempre appresso, fu infatti oggetto di uno dei ritratti più famosi del pittore preferito dal Granduca, il Bronzino. Nel 1542 Cosimo si recò per un viaggio ad Arezzo e volle con sé la figlia prediletta. Durante il viaggio di ritorno però la bambina si ammalò e morì ad appena cinque anni.

Maria Lucrezia de' Medici (Firenze, 3 aprile 1540 – Livorno, 19 novembre 1557) è stata la figlia primogenita del granduca di Toscana Cosimo I de’ Medici e di Eleonora di Toledo. Già in tenera età fu promessa sposa ad Alfonso II d’Este; ma il matrimonio non poté mai avvenire, perché nel 1557 Maria morì di malaria.

Francesco I de' Medici (Firenze, 25 marzo 1541 – Poggio a Caiano, 19 ottobre 1587), figlio di Cosimo I de’ Medici e di sua moglie Eleonora di Toledo, fu il secondo Granduca di Toscana, dal 1574 alla morte, nel 1587. A partire dal 1564 Francesco I fu reggente del granducato al posto del padre. Il 18 dicembre 1565 sposò Giovanna d'Austria (1548 - 1578), figlia di Ferdinando I d'Asburgo. Dopo la morte della moglie, Francesco si risposò con Bianca Cappello nel 1579. La Cappello fu sempre invisa alla corte ed al fratello di Francesco, il cardinale Ferdinando I de' Medici, tanto che l'improvvisa morte della coppia, fece pensare ad un avvelenamento ordito dal cardinale stesso. Alcune analisi condotte nel 2009 dimostrarono però che la morte di entrambi fu causata dalla malaria.

Isabella Romola de' Medici, (Firenze, 31 agosto 1542 – Cerreto Guidi, 16 luglio 1576), fu una nobildonna italiana, figlia di Cosimo I de' Medici e di Eleonora di Toledo. Il 28 gennaio 1556, per rinsaldare i rapporti con il papato, sposò Paolo Giordano I Orsini, signore di Bracciano. Con la creazione del Ducato di Bracciano (1560), divenne la prima duchessa consorte di Bracciano. Alla morte della madre, nel 1562, Isabella, membro femminile più grande della famiglia assume di fatto le funzioni di sua madre prendendosi cura dei fratelli. Ricordata per la sua bellezza, la sua cultura e la sua saggezza che la fecero lodare nelle opere di svariati artisti e letterati, la sua fama è anche legata alla leggenda relativa alla sua improvvisa e misteriosa morte, che molti imputarono al marito ma che recenti studi hanno invece imputato ad una malattia.

Giovanni di Cosimo I de' Medici (Firenze, 29 settembre 1543 – Livorno, 20 novembre 1562) quartogenito di Cosimo I de’Medici e di Eleonora di Toledo, è stato un cardinale italiano. La sua carriera fu fulminea per via dell’ ascendenza della sua famiglia: fu nominato cardinale da Papa Pio IV nel concistoro del 31 gennaio 1560, e venne subito nominato amministratore dell'arcidiocesi di Pisa. Fino alla nomina a cardinale di suo fratello Ferdinando I de' Medici è stato il porporato italiano più giovane di tutti i tempi. Morì prematuramente, a soli 19 anni, nel 1562 a causa della malaria, contratta quando si trovava sulla costa tra Pisa e Livorno.

Lucrezia de' Medici (Firenze, 14 febbraio 1545 – Ferrara, 21 aprile 1561) fu una nobildonna italiana, figlia del duca Cosimo I de' Medici e di sua moglie Eleonora di Toledo. Crebbe nel vivace e stimolante clima della Firenze medicea, anche se la sua educazione fu molto severa, modellata sul rigido cerimoniale di corte spagnolo della madre. Nel 1557 per suggellare la pace tra Ercole II d'Este e Filippo II di Spagna fu deciso che il principe di Ferrara, Alfonso, sposasse Maria de' Medici, primogenita di Cosimo I, alleato del re di Spagna e mediatore del trattato. Tuttavia, Maria morì poco dopo di malaria e venne sostituita dalla sorella minore Lucrezia che il 3 luglio 1558 sposò il duca Alfonso II d'Este. Come sua moglie fu duchessa consorte di Ferrara, Modena e Reggio dal 1559 fino alla sua morte, probabilmente causata dalla tisi, nel 1561. Sulla sua morte circolarono infondate storie di avvelenamento che hanno ispirato la scrittura di un monologo drammatico dal titolo My Last Duchess, opera del poeta inglese Robert Browning, pubblicato per la prima volta con il titolo Italy, nel 1842, nella raccolta Dramatic Lyrics e, nel 1845, con il titolo attuale, nella raccolta Dramatic Romances and Lyrics .

Garzia de' Medici (Firenze, 5 luglio 1547 – Pisa, 6 dicembre 1562) era l'ottavo figlio del granduca di Toscana Cosimo I de' Medici, il settimo avuto dalla moglie Eleonora di Toledo. A tredici anni era già stato nominato comandante onorario delle galee pontificie e comandante supremo delle galee toscane per cui si intuisce come i genitori per lui avessero previsto una carriera militare nella marina. Nel 1562 accompagnò il padre, con la madre e i fratelli Giovanni e Ferdinando, sulla costa toscana, per imbarcarsi alla volta della Spagna dove già si trovava il primogenito Francesco. Ma Eleonora e i ragazzi contrassero febbri malariche e, salvo Ferdinando, morirono nel giro di poche settimane, con grande costernazione del granduca, che perse due figli e l'amatissima moglie. Tanti repentini decessi nella famiglia di Cosimo I suscitarono subito sospetti di trame familiari, che arrivarono anche al Concilio di Trento. Le voci consistevano nel presunto omicidio di Giovanni da parte di Garzia, che sarebbe poi stato ucciso a sua volta da Cosimo. La duchessa Eleonora sarebbe quindi a sua volta morta di crepacuore. Su queste dicerie si basò anche il dramma Don Garzia di Vittorio Alfieri.

Camilla Martelli (Firenze, 1545 – Firenze, 30 maggio 1590). Nata in una delle famiglie più importanti del patriziato fiorentino, divenne, dopo la morte della prima moglie Eleonora di Toledo e dopo la perdita di interesse verso l'amante Eleonora degli Albizi, amante di Cosimo nonostante fosse di ventisei anni più giovane di lui. Camilla fu la donna che stette accanto al primo Granduca di Toscana negli anni della vecchiaia, quando, malato e colpito da un grave ictus, si ritirò a vita privata nella villa di Castello, abdicando in favore di suo figlio Francesco I. Camilla ebbe una figlia da Cosimo nel 1568, Virginia. Nonostante Cosimo fosse poi costretto a sposare Camilla nel 1570, su esplicito richiamo di Papa Pio V, non le fu mai concesso il titolo di granduchessa, in ottemperanza alle richieste dei figli. Cosimo, però riuscì a convincere Francesco I nella legittimazione di Virginia, quindi integrata nella linea di successione.

Camilla fu l'oggetto principale degli aspri dissapori tra Cosimo e i figli negli anni della sua vecchiaia. Il Granduca, per non destare scandalo, la teneva appartata e le vietava feste e celebrazioni ufficiali. Nel 1574 Cosimo I, ormai dalla mobilità ridotta e incapace di parlare per via dei problemi circolatori, morì e nemmeno un anno dopo, già nel 1575, Camilla si ritirava, costretta da Francesco, nel convento fiorentino delle Murate a ventinove anni, dove non nascondeva le proprie speranze di maritarsi di nuovo. A causa delle sue lamentele, dei capricci e delle vere e proprie crisi isteriche, furono le suore stesse a chiedere al Granduca di trasferirla altrove, nel convento di Santa Monica, dove era stata educata da fanciulla. Le fu concesso di uscire dal convento solo per assistere alle nozze della figlia Virginia, il 6 febbraio 1586, con Cesare d'Este. Desiderosa di maggiore libertà, dopo la morte di Francesco I, Ferdinando I le concesse di abitare nella villa di Lappeggi. Affetta, pare, da crisi sempre più frequenti, venne di nuovo rinchiusa a Santa Monica, dove morì nel 1590.

Ferdinando I de' Medici (Firenze, 30 luglio 1549 – Firenze, 3 febbraio 1609), figlio di Cosimo I de' Medici e di sua moglie Eleonora di Toledo, fu ordinato cardinale nel 1562, è stato il porporato italiano più giovane di tutti i tempi. Con l'improvvisa morte del fratello Francesco I, divenne il terzo Granduca di Toscana dal 1587 alla morte. Non abbandonò la porpora nemmeno dopo essere salito al potere, ma fu costretto a lasciarla nel 1589 per sposare Cristina di Lorena e assicurarsi così una discendenza. Fu il promotore del potenziamento del porto di Livorno e sviluppò le collezioni medicee d'arte, di natura e di strumentazione tecnico-scientifica. Imitando l'atteggiamento dei grandi sovrani del suo tempo, finanziò viaggi di ricerca, come quello botanico del fiammingo Giuseppe Casabona (c. 1535-1595) a Creta, la cui eco è costante nei grandi testi di botanica dell'ultimo '500 e del primo '600. Il Granduca riprese molte delle attenzioni e degli interessi riservati da Cosimo I alle discipline matematiche, rimaste estranee al gusto di Francesco I, proponendosi di pubblicare una serie di testi di matematici greci fino ad allora inediti (molti codici, preparati per la stampa, si conservano tra i manoscritti magliabechiani della Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze). Curò con particolare attenzione l'educazione del figlio, il futuro Cosimo II, tra i cui precettori si può annoverare anche Galileo.

Piero de’ Medici ( Firenze, 7 agosto 1546, Firenze 9 giugno 1547), detto Pedricco era il sesto figlio legittimo. Il nomignolo va sicuramente fatto risalire alla madre, ed oggi è anche usato dagli storici per distinguerlo dall'ultimo figlio della coppia, don Pietro de' Medici. Fu battezzato il 1º settembre del 1546 nel Battistero di San Giovanni, con Cristoforo Madruzzo come padrino. Morì a giugno dell'anno successivo. Non si conoscono suoi ritratti.

Pietro de' Medici, (Firenze, 3 giugno 1554 – Madrid, 25 aprile 1604) fu un nobile, militare, generale e politico italiano, figlio ultimogenito di Cosimo I de' Medici, è nato a Firenze il 3 giugno 1554; la sua carriera come politico e ambasciatore fu facilitata sin dalla sua nascita e a diciannove anni era già generale. Pietro fu un uomo dal carattere fosco e pieno di ombre. Nessun cronista ci risparmia la sua cattiva fama di persona violenta, trascurava spesso la moglie per donnacce di malaffare. Rappresentanti Pietro de’Medici abbiamo due dipinti, il primo lo rappresenta da ragazzo e fu realizzato dal Bronzino mentre il secondo è un dipinto di Santi di Tito.